本文作者:Jean_Bart_1955
推弹机的基本结构类型和原理
舰炮的装填系统结构类型繁多,这里只对几种典型的结构作介绍。
最为常见且应用最广的舰炮装填机构是链式推弹机,它的核心组件是一条半柔性的推弹链和一个驱动齿轮。所谓半柔性是指这种链条一侧装有限位板,使其只能向一侧弯曲而不能反向弯曲,所以半柔性推弹链可以在推送弹药时表现出类似杆的刚性,而在收回存储时表现出链的柔性。半柔性推弹链的这种特性使其具备推送行程长的优势而且不会占用过多的空间。
美国海军军械手册里对半柔性推弹链的图示介绍,此图中的推弹链只能向上弯曲
由于半柔性推弹链存储简单、占用空间小,因此链式推弹机的布置限制也比较小,从而衍生出了多种不同构型的链式推弹机,最常见的有两种基本构型。
一种是英国一战时期主力舰大量应用且被法国、意大利、日本和俄国效仿的炮尾摇臂式推弹机。这种推弹机其实就是将链式推弹机集成到了安装于舰炮摇架上的一个炮尾延伸摇臂上,推弹链就储存在这一摇臂内,推送锤头和炮尾对齐,而摇臂则偏置于炮尾一侧,这样推送锤头和炮闩之间就可空出一个供弹药吊舱通过的空间。由于摇臂固定在炮尾和炮管共同俯仰,这种推弹机因而能实现在任意仰角下装填,所以也被称为全角度/任意角度装填系统。不过,这种推弹机虽然能实现全角度装填节省下舰炮来回俯仰的时间,但是也造成炮尾运动结构长度过大,在炮井深度有限的情况下会限制舰炮的仰角,随着交战距离增加、舰炮仰角逐渐增大后就不太适用了,一战后使用新造舰炮的主力舰上只有法国和苏联仍在沿用这种随动推弹机。
英国15英寸舰炮3D结构原理视频里的截图,炮尾处的延伸摇臂就是链式推弹机
英国15英寸舰炮3D结构原理视频里的截图,展示了摇臂推弹链推送炮弹的过程
除了大口径舰炮上使用的样式外,这种随动型链式推弹机也应用到了中小口径舰炮上并且衍生出了多种变体。著名的“得梅因”级8英寸速射舰炮、“布鲁克林”级和“克利夫兰”级的6英寸速射舰炮、英国5.25英寸高平两用炮就是通过这种炮尾随动型链式推弹机实现了全角度(“布鲁克林”和“克利夫兰”因扬弹机限制最高22度角装填)下的快速装填。“伍斯特”级和“虎”级的6英寸高平两用炮也使用了随动型的链式推弹机,只不过结构上和传统设计有较大差异。
“得梅因”级的8英寸速射舰炮炮尾结构图,左下角指示的rammer就是链式推弹机的箱体,这种8英寸速射舰炮就使用了随动式的链式推弹机,不过炮尾的整体构型和前几张英国15英寸舰炮有很大不同
另一种是德国和美国等国家常用的定角装填推弹链,一般固定安装在炮塔的射击室中,装填时舰炮需要俯仰至某一固定角度。这种定角装填结构的优势是能够用更矮的炮井实现更大的舰炮仰角,而且能够兼容更多类型的供弹结构。但定角装填需要舰炮俯仰至固定角度,装填开始前和装填完成后都需要舰炮进行一段时间的俯仰操作,相对来说更耗时,不适用于高平两用的舰炮或专用高炮。
美国16英寸舰炮的链式推弹机结构图
“艾奥瓦”级战列舰的主炮塔射击室结构3D建模,左侧可见链式推弹机的箱体
“俾斯麦”级战列舰的主炮塔射击室结构3D建模,位于炮塔后侧的两个U形结构就是链式推弹机的箱体
口径较小的舰炮不适合使用链式推弹机,它们的装填机构也较为多样。
常见的中小口径舰炮装填机构包括弹簧动力的杆式推弹机和液压动力的杆式推弹机,德国开发了转轮式的推弹机,英国还有不少使用人力拉绳的辅助推弹设备,上述设备均是安装在炮尾和舰炮随动的。
弹簧动力的杆式推弹机通常依靠舰炮后坐压缩弹簧储能,因此无需设置外部动力源,结构上最为简单,也最为可靠。不过这种推弹机首发炮弹需要人工装填,而且由于推送行程相对较短不适合装填长度较大的弹药,结构特性也使它无法通过重复多次推送来装填分装弹药,弹重较大的时候高仰角下也可能无法将炮弹推送到位。
法国203毫米舰炮装填录像,左侧操作员推出的那个摇臂就是集成式弹簧推弹机的推送头
法国138.6/40 Mle 1927型舰炮的炮尾结构,位于炮闩右上角的缸体和摇臂就是弹簧推弹机
日本98式10粴高炮的炮尾照片,位于中央的突出结构就是弹簧推弹机的一部分
液压动力的杆式推弹机相当于把弹簧推弹机的弹簧替换成了电机驱动的液压缸,推送功率要更大,不过代价就是结构会更复杂体积也更大,并且依赖外部供电,一旦断电就无法工作。最出名的液压推弹机当属美国5'/38 Mk12型舰炮的了,如下图所示。
美国5'/38 Mk12型舰炮的炮尾结构,液压推弹机就位于右侧结构中,右上方的圆柱形结构即为电动机
5'/38 Mk12型舰炮的液压推弹机结构
德国设计的转轮式推弹机实际就是一个大号乒乓球发球机,由固定在炮管顶部的一台电机驱动炮闩处的转轮高速旋转,炮弹接触到转轮就会在摩擦力作用下被推入炮膛,这种推弹机的特点是不占用炮尾后方长度,对于舰载的甲板炮座式高炮来说如果不加装装填托盘就可以降低耳轴高度,便于人员操作。德国海军的10.5厘米SK C33型高炮和陆军的10.5厘米Flak 38 39、12.8厘米Flak 40型高炮使用的都是这种转轮式推弹机。
德国12.8cm Flak40高炮尾部结构,推弹机驱动电机位于炮尾顶部,炮闩处可见转轮结构
英国人的拉绳式辅助推弹设备其实就是用滑轮和绳索代替了弹簧和液压推弹机的缸体,用人力拉绳的方式来带动推弹装置,结构上最为简单最为可靠,当然效率也是最差的。
英国4.7英寸舰炮的拉绳式辅助装填机构,右下角就是手拉柄
虽然说装填机构种类繁多,但即便是到了第二次世界大战也仍有不少舰炮还在使用完全人工装填的方式,比如日本的三年式12.7粴舰炮和英国轻巡洋舰的6英寸MkXXIII型舰炮。
推弹机其实还有其它一些罕见设计,不过没什么图像资料,就简单写写上面几种,之后几篇会分析一些炮塔的整体供弹设计。
未完待续
作者:Jean_Bart_1955
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